- 국제 저명 학술지 Royal Society of Chemistry의 Journal of Materials Chemistry C 논문 게재 –

(좌측부터)공동 제1저자 유지영 학부연구생, 황규선 학부연구생/하태준 교수(교신저자)

본교 전자재료공학과 하태준 교수 학부연구생 연구팀은 나노와이어(Ag NWs)와 전도성 고분자 PEDOT:PSS를 결합한 복합전극을 설계하여 Ag NWs의 산화를 억제하고 전류 분포를 균일화함으로써 전극의 전기적 안정성과 발열 성능을 동시에 향상시켰으며, PVDF-HFP 유연 기판을 기반으로 전-용액공정(all-solution process)으로 제작한 저전압 구동의 고성능 투명 웨어러블 히터를 구현하는데 성공했다.

이번 연구 결과는 Royal Society of Chemistry에서 발행하는 재료·전자소자 분야에서 널리 알려진 국제 학술지인 Journal of Materials Chemistry C (IF: 5.2, Q1)에 “All-solution-processed transparent electrodes consisting of Ag NW/PEDOT:PSS composites on PVDF-HFP flexible substrates for 2.5 V-operating wearable heaters” 제목으로 게재되었다.

PVDF-HFP 기판 기반 Ag NW/PEDOT:PSS 투명 웨어러블 히터 제작 모식도 및 소자 이미지

은 나노와이어는 높은 전기전도도와 투명성, 기계적 유연성을 바탕으로 차세대 투명 웨어러블 히터용 전극 소재로 주목받고 있다. 그러나, 공기 중 수분과 산소에 노출될 경우 산화가 진행되어 면저항이 크게 증가하고, 장기 구동 안정성과 발열 성능이 저하되는 한계를 가진다.

이에 하태준 교수 학부연구생 연구팀은 은 나노와이어와 전도성 고분자인 PEDOT:PSS를 결합한 복합전극을 설계하였고, 이를 PVDF-HFP 유연 기판 위에 전-용액공정으로 제작함으로써 유연성과 투명성을 유지하면서도 전극의 산화 안정성과 저전압 발열 특성을 향상시켰다.

그 결과 2.5 V의 낮은 전압에서도 약 74 ℃까지 발열하였으며, 550 nm 기준 약 86%의 광투과도와 5.4 Ω/sq의 낮은 면저항을 나타냈다. 또한, 3000회 반복 굽힘 및 30일 장기 구동 조건에서도 안정적인 발열 성능을 유지하였다.

투명 웨어러블 히터의 의류 적용 및 안경 렌즈 김서림 방지 시연 이미지

이번 연구는 산업통상자원부 Technology Innovation Program, 한국연구재단 중견연구사업, 광운대학교 교내학술연구사업의 지원을 받아 수행되었다.

한편, 하태준 교수 연구팀은 첨단 재료를 기반으로 차세대 나노 전자소자에 대한 폭넓은 연구를 통해 134편의 SCI 저널 게재 및 45여 건의 국제/국내 특허 실적을 보유하고 있다. 해당 논문은 학부연구생 유지영과 황규선이 공동 제1저자로 참여하였으며, 하태준 교수가 교신저자로 연구를 지도하였다.

Web link: https://doi.org/10.1039/D6TC00267F